Deutsch (27.2 MB) - Nagra

-171-
dem Chemismus des Grundwassers und der 13C­
Konzentration die . Grundwasserevolution und damit
die Lõsungs- und Fãllungsvorgãnge zu rekonstruieren.
Damit ist es wiederum mõglich, die 14C-Anfangskonzentration
entsprechend zu korrigieren und
anschliessend zusammen mit dem gemessenen 14C_
Wert zur Abschãtzung der mittleren Verwei1zeit des
Grundwassers zu verwenden.
Die Grundwasserevolution beginnt in der Regel mit
der Inflltration von Niedersch1agswasser. Da Regenwasser
normalerweise nur etwa 0.03% gelõstes Kohlendioxid
enthãlt, sind die 14C_ Konzentrationen in
ihm sehr klein. In der Bodenluft der ungesãttigten
Zone ist Koh1endioxid durch Wurzelatmung und Abbau
organischer Substanz auf 0.1 bis 1% angereichert.
Entsprechend dem herrschenden CO2-Partia1-
druck wird daher C02 im inflltrierten Niedersch1agswasser
gelõst. Der grõsste Teil der 14C-Konzentration
im Grundwasser stammt also aus der Bodenluft
der ungesãttigten Zone. Der õ 13 C-Wert des
Koh1endioxids in der Bodenluft liegt im Normalfall
zwischen -23 und -27°/00 PDB.
Die weitere Grundwasserentwicklung beinha1tet in
der Regel die Lõsung von Gesteinskarbonat, wãhrend
der sich der õ 13 C-Wert im Wasser dem des
Gesteins annãhert. Die entsprechenden õ 13 C-Werte
von Ca1cit und Dolomit in marinen Karbonaten liegen
zwischen -0.5 und 0.5°/00 PDB bzw. zwischen
-1.0 und 2.0°/00 PDB. Ein weiterer Prozess, der
nachfolgend die Kohlenstoff -Isotopenverhãltnisse
beeinflussen kann, ist beispielsweise die Fãllung von
Ca1cit bei g1eichzeitiger Lõsung von Gips und Dolomit.
In der Regel sind mehrfache und zum Teil kombinierte
Auflõsungs- und Ausfãllungsprozesse anzunehmen.
Im vorliegenden Fall konnten die 14C-Werte der
. Proben aus dem Malm, dem Muschelkalk und dem
Buntsandstein ausgewertet werden (Beil. 9.10).
Dafür wurde zuerst abgeschãtzt, wieviel Koh1endioxid
das Wasser vermutlich in der ungesãUigten
Zone aufgenommen hat. Desweiteren wurde für die
wichtigsten Minerale (z.B. Calcit, Dolomit oder
Gips) berechnet, welche Mengen wãhrend der gesamten
Grundwasserevolution gelõst worden sein
müssen. Damit konnten die 14C-Anfangskonzentrationen
entsprechend korrigiert werden (Beil. 9.10).
Aus den korrigierten 14C-Anfangskonzentrationen
und den gemessenen Werten wurden schliesslich unter
Benützung des Piston-Flow-Modells die 14C_
Modella1ter berechnet. Die Ergebnisse sind reprãsentativ,
wenn eine einheitliche Herkunft der Wãsser
angenommen werden kann.
Falls die Proben Beimischungen von Jungerem
Grundwasser entha1ten oder mit Bohrspülung kontaminiert
sind, liegt das wirkliche Modella1ter für die
ãltere Komponente bzw. das Grundwasser hõher.
Dies gilt vor allem, wenn beim Abteufen Spülungszusãtze,
die modernen Kohlenstoff (14C) enthalten,
verwendet worden sind. Da alle Proben aus
der Sondierbohrung Weiach betrãchtliche Mengen
an gelõstem organischem Koh1enstoff enthalten, ist
es durchaus mõglich, dass die im folgenden diskutierten
14C-Modellalter untere Grenzwerte reprãsentieren.
Weitere Details zur Korrektur und Auswertung
der 14C_ und õ 13 C-Werte sind in PEAR­
SON et al. (NTB 88-01: Kap. 5) zu fmden.
Die Auswertung der 14C-Bestimmungen ergab für
die Proben aus dem Malm ein Modellalter um
1'000 J ahre. Das Wasser wãre demnach als relativ
jung einzustufen. Dagegen lassen die starke Mineralisierung
(7 gIl), der relativ positive õ 13 C-Wert
(-4.19 % oPDB) sowie die õ 2 H- und õ 1B O-Werte
eine fortgeschrittene Grundwasserevolution und
damit eine lãngere Verweilzeit annehmen
(Kap. 9.6.3.1). Das 14C-Modellalter ist somit als
unterer Grenzwert zu interpretieren. Für die Proben
aus dem Muschelkalk wurde ein rezentes 14C-Modellalter
berechnet. Dies deutet darauf hin, dass
zumindest ein Teil des Muschelkalkwassers aus dem
Rhein stammt (vg1. Kap. 9.6.3.1). Wesentlich ãlter
scheint dagegen das Wasser aus dem Buntsandstein
zu sein. Die Auswertung ergab ein entsprechendes
14C_ Modellalter von ca. 17'000 J ahren.
Nicht ausgewertet werden konnten die Proben aus
dem Perm und dem Kristallin, da die entsprechenden
õ 13 C-Werte unzuverlãssig sind. Der Grund dafür
war bei den Proben aus dem Perm bei 1'116.5 m
und dem Kristallin bei 2'218.1 m, dass das Volumen
nicht für eine normale Bestimmung mit Gas-Proportional-Zãhlrohren
ausreichte. Deshalb musste die
Messung mit Hilfe der Beschleuniger-Massenspektrometrie
(AMS) durchgeführt werden (BAL­
DERER, NTB 85-06: Kap. 4.2.3), wobei die entsprechende
Probenautbereitung eine erhebliche
Isotopenfraktionierung zur Folge hat. Diese Fraktionierung
kann bisher rechnerisch nicht ausreichend
korrigiert werden.
Bei der Probe aus dem Perm bei 1'408.3 m liegt die
14C_ Konzentration unter halb der N achweisgrenze
(Beil. 9.10). Der dazugehõrige õ 13 C-Wert weist offensichtlich
eine sehr grosse analytische Unsicherheit
auf. Eine Auswertung würde daher zu einem so grossen
Bereich für das Modellalter führen, dass praktisch
keine Aussage hinsicht1ich der Verwei1zeit
gemacht werden kann.